Linux磁盘管理(一)：LVM逻辑卷基本概念及LVM的工作原理

一、传统的磁盘管理

在传统的磁盘管理方案中，如果我们的磁盘容量不够了，那这个时候应该要加一块硬盘，但是新增加的硬盘是作为独立的文件系统存在的，原有的文件系统并没有得到任何的扩充，上层应用只能访问到一个文件系统。
这样的方式对个人的电脑来说可能还能接受，但是如果对于生产环境下的服务器来说，这是不可接受的。因为如果要把一个分区的内容都拷贝到另一个分区上去，势必要首先卸载掉之前的那个分区，然后对整个分区进行拷贝，如果服务器上运行着一个重要的服务，其要求是 72 x 4 小时运行正常的，那么卸载分区就可能会造成损失，同时如果该分区保存的内容非常非常的多，那么在对分区进行转移时时间可能会耗费很久。
所以，这个时候我们就会受到传统磁盘管理的限制，因为其不能够进行动态的磁盘管理。因此，为了解决这个问题，LVM技术就诞生了。

二、LVM的磁盘管理

正是因为传统的磁盘管理不能对我们的磁盘空间进行动态的管理，因此就诞生出了LVM这个技术，那么LVM到底是什么呢？它又是怎么对磁盘进行管理的呢？
LVM(Logical volume Manager)是逻辑卷管理的简称。它是Linux环境下对磁盘分区进行管理的一种机制。现在不仅仅是Linux系统上可以使用LVM这种磁盘管理机制，对于其它的类UNIX操作系统，以及windows操作系统都有类似与LVM这种磁盘管理软件。
LVM的工作原理其实很简单，它就是通过将底层的物理硬盘抽象的封装起来，然后以逻辑卷的方式呈现给上层应用。在传统的磁盘管理机制中，我们的上层应用是直接访问文件系统，从而对底层的物理硬盘进行读取，而在LVM中，其通过对底层的硬盘进行封装，当我们对底层的物理硬盘进行操作时，其不再是针对于分区进行操作，而是通过一个叫做逻辑卷的东西来对其进行底层的磁盘管理操作。比如说我增加一个物理硬盘，这个时候上层的服务是感觉不到的，因为呈现给上次服务的是以逻辑卷的方式。
LVM最大的特点就是可以对磁盘进行动态管理。因为逻辑卷的大小是可以动态调整的，而且不会丢失现有的数据。我们如果新增加了硬盘，其也不会改变现有上层的逻辑卷。作为一个动态磁盘管理机制，逻辑卷技术大大提高了磁盘管理的灵活性。

三、LVM的原理

要想理解好LVM的原理，我们必须首先要掌握4个基本的逻辑卷概念。
①PE　　(Physical Extend)　　 物理拓展
②PV　　(Physical Volume)　　物理卷
③VG　　(Volume Group)　　 卷组
④LV　　(Logical Volume)　　 逻辑卷
我们知道在使用LVM对磁盘进行动态管理以后，我们是以逻辑卷的方式呈现给上层的服务的。所以我们所有的操作目的，其实就是去创建一个LV(Logical Volume),逻辑卷就是用来取代我们之前的分区，我们通过对逻辑卷进行格式化，然后进行挂载操作就可以使用了。那么LVM的工作原理是什么呢？所谓无图无真相，咱们下面通过图来对逻辑卷的原理进行解释！！

3.1将物理硬盘格式化成PV(Physical Volume)

我们看到，这里有两块硬盘，一块是sda，另一块是sdb，在LVM磁盘管理里，我首先要将这两块硬盘格式化为我们的PV(Physical Volume),也就是我们的物理卷，其实格式化物理卷的过程中LVM是将底层的硬盘划分为了一个一个的PE(Physical Extend),我们的LVM磁盘管理中PE的默认大小是4M大小，其实PE就是我们逻辑卷管理的最基本单位。比如说我有一个400M的硬盘，那么在将其格式化成PV的时候，其实际就是将这块物理硬盘划分成了100个的PE，因为PE默认的大小就是4M。这个就是我们的第一步操作。

3.2创建一个VG(Volume Group)

在将硬盘格式化成PV以后，我们第二步操作就是创建一个卷组，也就是VG(Volume Group),卷组在这里我们可以将其抽象化成一个空间池，VG的作用就是用来装PE的，我们可以把一个或者多个PV加到VG当中，因为在第一步操作时就已经将该硬盘划分成了多个PE，所以将多个PV加到VG里面后，VG里面就存放了许许多多来自不同PV中的PE。

3.3基于VG创建最后要使用的LV(Logical Volume)

PV以及VG创建好以后我们是不能够直接使用的，因为PV、VG是我们逻辑卷底层的东西，我们其实最后使用的是在VG基础上创建的LV(Logical Volume),所以第三步操作就是基于VG来创建我们最终要使用的LV。
创建逻辑卷其实就是我们从VG中拿出我们指定数量的PE，VG中的PE可以来自不同的PV，我们可以创建的逻辑卷的大小取决于VG当中PE存在的数量，并且我们创建的逻辑卷其大小一定是PE的整数倍(即逻辑卷的大小一定要是4M的整数倍)。

3.4将创建好的LV进行文件系统的格式化，然后挂载使用

在创建好LV以后，这个时候我们就能够对其进行文件系统的格式化了，我们最终使用的就是我们刚创建好的LV，其就相当于传统的文件管理的分区，我们首先要对其进行文件系统的格式化操作，然后通过mount命令对其进行挂载，这个时候我们就能够像使用平常的分区一样来使用我们的逻辑卷了。
我们在创建好LV以后，我们会在 /dev 目录下看到我们的LV信息，例如 /dev/vgname/lvname， 我们每创建一个VG，其会在/dev目录下创建一个以该VG名字命名的文件夹，在该VG的基础上创建好LV以后，我们会在这个VG目录下多出一个以LV名字命名的逻辑卷。

3.5 下面我们来对整个LVM的工作原理进行一个总结

(1)物理磁盘被格式化为PV，空间被划分为一个个的PE
(2)不同的PV加入到同一个VG中，不同PV的PE全部进入到了VG的PE池内
(3)LV基于PE创建，大小为PE的整数倍，组成LV的PE可能来自不同的物理磁盘
(4)LV现在就直接可以格式化后挂载使用了
(5)LV的扩充缩减实际上就是增加或减少组成该LV的PE数量，其过程不会丢失原始数据

我们看到，我们这里如果要对LV进行扩充，直接加进来一块sdc硬盘，然后将其格式化成PE，然后将该PV加入到了VG当中，这个时候我们就可以通过增加LV中PE的数量来动态的对LV进行扩充了，只要我们的LV的大小不要超过我们VG空余空间的大小就行了！！